RU2568925C1 - Generation method of high-frequency signals and device for its implementation - Google Patents

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.

SUBSTANCE: device for generation of high-frequency signals consists of a constant voltage source, an active bipole non-linear element with negative differential resistance, a four-pole circuit and a load; with that, the four-pole circuit is complex and made in the form of an L-connection of two bipoles with complex resistances; the second bipole of the L-connection is made of the following components that are in-series connected: the first resistive bipole with resistance R₁, coil with inductance L, and the following components that are parallel connected: the second resistive bipole with resistance R₂ and a capacitor with capacitance C; an additional bipole is connected to the input of the complex four-pole circuit; the bipole non-linear element is connected between the output of the complex four-pole circuit and the load to a longitudinal circuit; values of parameters of the second bipole of the L-connection are determined according to the specified mathematical expressions.

EFFECT: generation of high-frequency signals at the specified number of frequencies.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретения относятся к области радиосвязи и могут быть использованы для создания устройств генерации высокочастотных сигналов на заданном количестве частот, что позволяет формировать сложные сигналы и создавать эффективные средства радиосвязи с заданным количеством радиоканалов.The invention relates to the field of radio communications and can be used to create devices for generating high-frequency signals at a given number of frequencies, which allows you to generate complex signals and create effective radio communications with a given number of radio channels.

Известен способ генерации высокочастотного сигнала, основанный на преобразовании энергии источника постоянного напряжения в энергию высокочастотного сигнала, организации внешней положительной обратной связи между нагрузкой и управляющим электродом трехполюсного нелинейного элемента, выполнении условий возбуждения в виде баланса амплитуд и баланса фаз, определяющих соответственно амплитуду и частоту генерируемого высокочастотного сигнала, и условий согласования нелинейного элемента с нагрузкой (см. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: «Дрофа», - 2006, с. 383-401).A known method of generating a high-frequency signal, based on the conversion of the energy of a constant voltage source into the energy of a high-frequency signal, organizing an external positive feedback between the load and the control electrode of a three-pole nonlinear element, fulfilling the excitation conditions in the form of a balance of amplitudes and phase balance, which respectively determine the amplitude and frequency of the generated high-frequency signal, and the conditions for matching a nonlinear element with a load (see Gonorovsky I.S. Radio Engineering some circuits and signals. - M.: “Bustard”, - 2006, p. 383-401).

Известно устройство генерации высокочастотного сигнала, состоящее из источника постоянного напряжения, устанавливающего рабочую точку на середине квазилинейного участка проходной вольтамперной характеристики транзистора, реактивного четырехполюсника, нагрузки в виде параллельного колебательного контура, RC-цепи внешней положительной обратной связи между нагрузкой и управляющим электродом транзистора, при этом параметры контура, транзистора и варикапа выбраны из условия обеспечения заданных амплитуды и частоты генерируемого высокочастотного сигнала (см. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: «Дрофа», - 2006, с. 383-401).A device for generating a high-frequency signal, consisting of a constant voltage source that sets the operating point in the middle of the quasilinear section of the current-voltage characteristic of the transistor, reactive four-terminal, load in the form of a parallel oscillatory circuit, RC-circuit of the external positive feedback between the load and the control electrode of the transistor, the parameters of the circuit, transistor and varicap are selected from the condition of ensuring the given amplitude and frequency of the generated high frequency signal (see IS Gonorovsky. Radio engineering circuits and signals. - M.: “Bustard”, - 2006, p. 383-401).

Принцип действия этого устройства состоит в следующем. При включении источника постоянного напряжения (тока) в силу скачкообразного изменения амплитуды во всей цепи возникают колебания, спектр которых занимает весь частотный радиодиапазон. Амплитуды этих колебаний быстро затухают. Однако благодаря наличию цепи положительной обратной связи, колебание с частотой, равной резонансной частоте колебательного контура, поступает на управляющий электрод транзистора, который в силу согласования с помощью реактивного четырехполюсника начинает работать в режиме усиления до момента увеличения амплитуды этого колебания до уровня, при котором наступает режим насыщения (ограничения амплитуды). Наступает стационарный режим.The principle of operation of this device is as follows. When a constant voltage (current) source is turned on, due to an abrupt change in the amplitude, oscillations arise in the entire circuit, the spectrum of which occupies the entire frequency radio range. The amplitudes of these oscillations decay quickly. However, due to the presence of a positive feedback circuit, the oscillation with a frequency equal to the resonant frequency of the oscillating circuit is supplied to the control electrode of the transistor, which, by matching with the reactive four-terminal device, starts working in the amplification mode until the amplitude of this oscillation increases to the level at which the mode saturation (amplitude limits). There is a stationary mode.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ генерации высокочастотного сигнала, основанный на преобразовании энергии источника постоянного напряжения в энергию высокочастотного сигнала, организации внутренней обратной связи в нелинейном элементе путем использования в качестве него двухполюсного нелинейного элемента с отрицательным дифференциальным сопротивлением, выполнении условий возбуждения в виде баланса амплитуд и баланса фаз, определяющих соответственно амплитуду и частоту генерируемого высокочастотного сигнала, и условий согласования нелинейного элемента с нагрузкой, (см. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: «Дрофа», - 2006, с. 414-417).The closest in technical essence and the achieved result (prototype) is a method of generating a high-frequency signal based on the conversion of the energy of a constant voltage source into the energy of a high-frequency signal, organizing internal feedback in a non-linear element by using a bipolar non-linear element with negative differential resistance, performing excitation conditions in the form of a balance of amplitudes and a balance of phases, which determine respectively the amplitude and frequency from the generated high-frequency signal, and the conditions for matching the non-linear element with the load (see Gonorovsky IS Radio engineering circuits and signals. - M.: “Drofa”, - 2006, p. 414-417).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является устройство генерации высокочастотного сигнала, состоящее из источника постоянного напряжения, устанавливающего рабочую точку на середине падающего участка вольтамперной характеристики двухполюсного нелинейного элемента с отрицательным дифференциальным сопротивлением, реактивного четырехполюсника, нагрузки в виде параллельного колебательного контура, при этом параметры контура, двухполюсного нелинейного элемента и варикапа выбраны из условия обеспечения заданных амплитуды и частоты генерируемого высокочастотного сигнала, (см. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: «Дрофа», - 2006, с. 414-417).The closest in technical essence and the achieved result (prototype) is a device for generating a high-frequency signal, consisting of a constant voltage source that sets an operating point in the middle of the falling section of the current-voltage characteristic of a bipolar nonlinear element with negative differential resistance, a reactive four-terminal, load in the form of a parallel oscillatory circuit, the parameters of the circuit, the bipolar nonlinear element and the varicap are selected from the conditions to ensure the given amplitude and frequency of the generated high-frequency signal, (see Gonorovsky IS Radio engineering circuits and signals. - M.: “Drofa”, - 2006, p. 414-417).

Принцип действия этого устройства состоит в следующем. При включении источника постоянного напряжения (тока) в силу скачкообразного изменения амплитуды во всей цепи возникают колебания, спектр которых занимает весь частотный радиодиапазон. Амплитуды этих колебаний быстро затухают. Однако благодаря наличию внутренней обратной связи в двухполюсном нелинейном элементе на участке с падающей вольтамперной характеристикой возникает отрицательное дифференциальное сопротивление, которое в силу согласования с помощью реактивного четырехполюсника компенсирует потери в контуре. Благодаря этому колебание с частотой, равной резонансной частоте колебательного контура, усиливается до момента увеличения амплитуды этого колебания до уровня, при котором амплитуда выходит за пределы падающего участка вольтамперной характеристики. Наступает стационарный режим.The principle of operation of this device is as follows. When a constant voltage (current) source is turned on, due to an abrupt change in the amplitude, oscillations arise in the entire circuit, the spectrum of which occupies the entire frequency radio range. The amplitudes of these oscillations decay quickly. However, due to the presence of internal feedback in a bipolar nonlinear element, a negative differential resistance arises in a section with a falling current-voltage characteristic, which, by matching with a reactive four-terminal, compensates for losses in the circuit. Due to this, the oscillation with a frequency equal to the resonant frequency of the oscillatory circuit is amplified until the amplitude of this oscillation increases to a level at which the amplitude goes beyond the falling section of the current-voltage characteristic. There is a stationary mode.

Недостатками этих способов и устройств является генерация высокочастотного сигнала только на одной частоте. Кроме того, не указывается, каким образом необходимо выбирать значения параметров реактивного четырехполюсника, при которых наступает режим возбуждения и стационарный режим. Особенно остро возникает этот вопрос при проектировании устройств генерации в диапазонах ВЧ и УВЧ, на которых обязательно нужно учитывать реактивные составляющие параметров нелинейных элементов. В настоящее время классическая теория радиотехнических цепей это не учитывает. Более того, с помощью реактивных четырехполюсников не всегда удается обеспечить условия возникновения генерации, поскольку они имеют определенные области физической реализуемости (области изменения действительной и мнимой составляющих сопротивления нагрузки), в пределах которых реализуются условия согласования (Головков А.А. Комплексированные радиоэлектронные устройства. М.: Радио и связь, 1996. - 128 с.).The disadvantages of these methods and devices is the generation of a high-frequency signal at only one frequency. In addition, it does not indicate how it is necessary to choose the values of the parameters of the reactive four-port network at which the excitation mode and the stationary mode occur. This question arises especially sharply when designing generation devices in the HF and UHF bands, on which the reactive components of the parameters of nonlinear elements must be taken into account. Currently, the classical theory of radio circuits does not take this into account. Moreover, with the help of reactive four-terminal it is not always possible to provide the conditions for the generation, since they have certain areas of physical feasibility (areas of variation of the real and imaginary components of the load resistance), within which the matching conditions are realized (A. Golovkov. Complex electronic devices. M .: Radio and communications, 1996. - 128 p.).

Техническим результатом изобретения является повышение диапазона генерируемых колебаний при использовании комплексных четырехполюсников с сосредоточенными параметрами, генерация высокочастотных сигналов на заданном количестве частот и расширение области физической реализуемости, что позволяет формировать сложные сигналы и создавать эффективные устройства генерации для средств радиосвязи с заданным количеством радиоканалов при любых заданных частотных характеристиках нагрузки.The technical result of the invention is to increase the range of generated oscillations when using complex four-terminal with concentrated parameters, the generation of high-frequency signals at a given number of frequencies and the expansion of the field of physical feasibility, which allows you to generate complex signals and create efficient generation devices for radio communications with a given number of radio channels for any given frequency load characteristics.

1. Указанный результат достигается тем, что в известном способе генерации высокочастотных сигналов, состоящем в том, что энергию источника постоянного напряжения преобразуют в энергию высокочастотного сигнала за счет скачкообразного изменения амплитуды источника постоянного напряжения в момент его включения, усиливают и ограничивают амплитуду высокочастотного сигнала с помощью организации внутренней обратной связи в нелинейном элементе путем использования в качестве него активного двухполюсного нелинейного элемента с отрицательным дифференциальным сопротивлением, выполняют условия возбуждения в виде баланса амплитуд и баланса фаз, определяющих соответственно амплитуду и частоту генерируемого высокочастотного сигнала, и условия согласования нелинейного элемента с нагрузкой с помощью четырехполюсника, дополнительно условия возбуждения в виде баланса амплитуд и баланса фаз и условия согласования одновременно выполняют на заданном количестве частот за счет того, что осуществляют взаимодействие высокочастотных сигналов с радиотехнической цепью в виде двухполюсного нелинейного элемента с отрицательным дифференциальным сопротивлением, включенного между выходом четырехполюсника, который выполняют комплексным из реактивных и резистивных элементов, и нагрузкой в продольную цепь, подключенного к входу комплексного четырехполюсника дополнительного комплексного двухполюсника и выбирают значения элемента z_22n матрицы сопротивлений комплексного четырехполюсника из условия обеспечения стационарного режима генерации в виде равенства нулю знаменателя коэффициента передачи одновременно на всех заданных частотах генерируемых высокочастотных сигналов при неизменной амплитуде источника постоянного напряжения в соответствии со следующим математическим выражением:1. The specified result is achieved by the fact that in the known method of generating high-frequency signals, which consists in the fact that the energy of a constant voltage source is converted into energy of a high-frequency signal by abruptly changing the amplitude of the constant voltage source at the time of its inclusion, amplify and limit the amplitude of the high-frequency signal using organization of internal feedback in a nonlinear element by using an active bipolar nonlinear element with negative differential differential resistance, the excitation conditions are satisfied in the form of a balance of amplitudes and phase balance, which respectively determine the amplitude and frequency of the generated high-frequency signal, and the conditions for matching a nonlinear element with a load using a four-terminal device, additionally, the excitation conditions in the form of a balance of amplitudes and phase balance and matching conditions are simultaneously satisfied at a given number of frequencies due to the fact that the interaction of high-frequency signals with the radio circuit in the form of two non-linear non-linear element with negative differential resistance connected between the output of the four-terminal, which is a complex of reactive and resistive elements, and the load in the longitudinal circuit connected to the input of the complex four-terminal of an additional complex two-terminal and select the values of the element z _{22n of} the resistance matrix of the complex four-terminal from the condition of providing stationary the generation mode in the form of equal to zero the denominator of the transmission coefficient simultaneously at the sun x given frequencies generated high frequency signal with a constant amplitude of the DC voltage source in accordance with the following mathematical expression:

где z_11n, z_21n - заданные значения соответствующих элементов матрицы сопротивлений комплексного четырехполюсника на заданном количестве частот; z_0n - заданные значения комплексных сопротивлений дополнительного двухполюсника на заданном количестве частот; z_нn - заданные значения комплексных сопротивлений нагрузки на заданном количестве частот; z_n - заданные значения комплексных сопротивлений двухполюсного активного нелинейного элемента на заданном количестве частот при заданной амплитуде постоянного напряжения; n=1,2… - номера частот.where z _11n , z _21n are the given values of the corresponding elements of the resistance matrix of the complex quadrupole at a given number of frequencies; z _0n - set values of the complex resistances of the additional two-terminal network at a given number of frequencies; z _nn - set values of the complex load resistances at a given number of frequencies; z _n - set values of the complex resistances of the bipolar active nonlinear element at a given number of frequencies at a given amplitude of the constant voltage; n = 1,2 ... - numbers of frequencies.

2. Указанный результат достигается тем, что в устройстве генерации высокочастотных сигналов, состоящем из источника постоянного напряжения, активного двухполюсного нелинейного элемента с отрицательным дифференциальным сопротивлением, четырехполюсника и нагрузки, дополнительно четырехполюсник выполнен комплексным в виде Г-образного соединения двух двухполюсников с комплексными сопротивлениями z_1n, z_2n, второй двухполюсник Г-образного соединения сформирован из последовательно соединенных первого резистивного двухполюсника с сопротивлением R₁, катушки с индуктивностью L и параллельно соединенных между собой второго резистивного двухполюсника с сопротивлением R₂ и конденсатора с емкостью С, к входу комплексного четырехполюсника подключен дополнительный двухполюсник, двухполюсный нелинейный элемент включен между выходом комплексного четырехполюсника и нагрузкой в продольную цепь, значения параметров второго двухполюсника Г-образного соединения определены в соответствии со следующими математическими выражениями:2. This result is achieved by the fact that in the device for generating high-frequency signals, consisting of a constant voltage source, an active bipolar nonlinear element with negative differential resistance, a four-terminal and a load, an additional four-terminal is made complex in the form of an L-shaped connection of two two-terminal with complex resistances z _1n , z _2n, the second two-pole L-shaped compound is formed from the first series-connected two-terminal resistive conjugated ivleniem R _1, a coil with inductance L and connected in parallel between a second resistive two-terminal resistance R ₂ and a capacitor with capacitance C to the entry of complex quadripole the optional two-pole, two-pole non-linear element connected between the output of complex quadripole and the load in the longitudinal chain parameter values the second two-terminal L-shaped connections are defined in accordance with the following mathematical expressions:

где

Where

; r₁, r₂, r₃, r₄ - оптимальные значения действительных и мнимых составляющих сопротивления второго комплексного двухполюсника комплексного четырехполюсника на двух частотах; $$z_{2n}=r_n+j{x}_n=-[\frac{z_{0n}{z}_{1n}}{z_{1n}+z_{0n}}+z_n+z_{нn}]$$

- оптимальные значения сопротивления второго комплексного двухполюсника комплексного четырехполюсника на двух частотах; z_1n - заданные значения сопротивления первого комплексного двухполюсника комплексного четырехполюсника на двух частотах; z_0n - заданные значения комплексных сопротивлений дополнительного двухполюсника на двух частотах; z_нn - заданные значения комплексных сопротивлений нагрузки на двух частотах; z_n - заданные значения комплексных сопротивлений двухполюсного активного нелинейного элемента на двух частотах при заданной амплитуде постоянного напряжения; ω_1,2=2πf_1,2; n=1,2 - номера заданных двух частот f_1,2.

; r ₁ , r ₂ , r ₃ , r ₄ - the optimal values of the real and imaginary components of the resistance of the second complex two-terminal complex four-terminal at two frequencies; $$z_{2n}=r_n+j{x}_n=-[\frac{z_{0n}{z}_{\mathrm{one}n}}{z_{\mathrm{one}n}+z_{0n}}+z_n+z_{nn}]$$

- the optimal resistance values of the second complex two-terminal complex four-terminal at two frequencies; z _1n - set resistance values of the first complex two-terminal complex four-terminal at two frequencies; z _0n - set values of the complex resistances of the additional two-terminal network at two frequencies; z _нn - set values of the complex load resistances at two frequencies; z _n - set values of the complex resistances of the bipolar active nonlinear element at two frequencies at a given amplitude of the constant voltage; ω _1,2 = 2πf _1,2 ; n = 1,2 - numbers of the given two frequencies f _1,2 .

На фиг. 1 показана схема устройства генерации высокочастотных сигналов (прототип), реализующего способ-прототип.In FIG. 1 shows a diagram of a device for generating high-frequency signals (prototype) that implements the prototype method.

На фиг. 2 показана структурная схема предлагаемого устройства по п. 2., реализующая предлагаемый способ по п. 1.In FIG. 2 shows a structural diagram of the proposed device according to p. 2., which implements the proposed method according to p. 1.

На фиг. 3 приведена схема комплексного четырехполюсника, входящего в предлагаемое устройство, схема которого представлена на фиг. 2.In FIG. 3 shows a diagram of a complex quadrupole included in the proposed device, a diagram of which is shown in FIG. 2.

На фиг. 4 приведена схема второго комплексного двухполюсника, входящего в четырехполюсник, схема которого представлена на фиг. 3.In FIG. 4 is a diagram of a second complex two-terminal network included in a four-terminal network, the circuit of which is shown in FIG. 3.

Устройство-прототип (Фиг. 1), реализующее способ-прототип, содержит нелинейный элемент - 1 с отрицательным дифференциальным сопротивлением, подключенный к источнику напряжения - 2 с малым внутренним сопротивлением, согласующе-фильтрующее устройство - 3 (реактивный четырехполюсник или согласующий четырехполюсник), колебательный контур на элементах L-4, R-5, С-6, который является нагрузкой - 7. Принцип действия устройства генерации высокочастотных сигналов (прототипа), реализующего способ-прототип, состоит в следующем.The prototype device (Fig. 1), which implements the prototype method, contains a non-linear element - 1 with negative differential resistance, connected to a voltage source - 2 with low internal resistance, matching filtering device - 3 (reactive four-terminal or matching four-terminal), oscillatory the circuit on the elements L-4, R-5, C-6, which is the load - 7. The principle of operation of the device for generating high-frequency signals (prototype) that implements the prototype method is as follows.

При включении источника постоянного напряжения - 2 в силу скачкообразного изменения амплитуды во всей цепи возникают колебания, спектр которых занимает весь частотный радиодиапазон. Амплитуды этих колебаний быстро затухают. Однако благодаря наличию внутренней обратной связи в двухполюсном нелинейном элементе, например туннельном диоде - 1, на участке с падающей вольтамперной характеристикой возникает отрицательное дифференциальное сопротивление, которое в силу согласования с помощью реактивного четырехполюсника - 3 компенсирует потери в контуре L-4, R-5, С-6. Благодаря этому, колебание с частотой, равной резонансной частоте колебательного контура, усиливается до момента увеличения амплитуды этого колебания до уровня, при котором амплитуда выходит за пределы падающего участка вольтамперной характеристики. Наступает стационарный режим.When you turn on the DC voltage source - 2 due to the abrupt change in the amplitude in the entire circuit, oscillations occur, the spectrum of which occupies the entire frequency radio range. The amplitudes of these oscillations decay quickly. However, due to the presence of internal feedback in a bipolar nonlinear element, for example, a tunneling diode - 1, negative differential resistance arises in the section with a falling current-voltage characteristic, which, by matching with a reactive four-terminal device, compensates for losses in the L-4, R-5 circuit, C-6. Due to this, the oscillation with a frequency equal to the resonant frequency of the oscillatory circuit is amplified until the amplitude of this oscillation increases to a level at which the amplitude goes beyond the falling section of the current-voltage characteristic. There is a stationary mode.

Недостатки способа-прототипа и устройства его реализации описаны выше.The disadvantages of the prototype method and device for its implementation are described above.

Предлагаемое устройство по п. 2 (фиг. 2), реализующее предлагаемый способ по п. 1, содержит нелинейный элемент - 1 с известным отрицательным дифференциальным сопротивлением z_n=r_n+jx_n на двух заданных частотах генерируемых сигналов, подключенный к источнику постоянного напряжения - 2 с малым внутренним сопротивлением и включенный по высокой частоте в продольную цепь между выходом комплексного четырехполюсника или согласующего четырехполюсника (согласующе-фильтрующего устройства (СФУ))-3 и нагрузкой - 9 с заданными произвольными сопротивлениями z_нn=г_нn+jx_нn на заданных двух частотах. Четырехполюсник - 3 выполнен в виде Г-образного соединения двух комплексных двухполюсников (Фиг. 3) с сопротивлениями z_1n - 10, z_2n - 11. К входу четырехполюсника - 3 подключен дополнительный двухполюсник - 8 с заданным сопротивлением z_0n=r_0n+jx_0n на заданных двух частотах, имитирующим в режиме усиления сопротивление источника высокочастотных колебаний, возникающих при включении источника постоянного напряжения - 2 в момент скачкообразного изменения амплитуды его напряжения. В режиме генерации вместо источника высокочастотных колебаний включается перемычка. Синтез комплексного четырехполюсника (выбор значений сопротивлений - 11 второго двухполюсника Г-образного соединения (Фиг. 3) на двух заданных частотах (n=1,2 - номер частоты), схемы формирования этого двухполюсника из последовательно соединенных первого резистивного двухполюсника с сопротивлением R₁ - 12, катушки с индуктивностью 1-13 и параллельно соединенных между собой второго резистивного двухполюсника с сопротивлением R₂ - 14 и конденсатора с емкостью С-15 (Фиг. 4) и значений указанных параметров) осуществлен по критерию обеспечения баланса амплитуд и баланса фаз путем реализации равенства нулю знаменателя коэффициента передачи устройства генерации одновременно на двух заданных частотах генерируемых сигналов при постоянной амплитуде постоянного напряжения.The proposed device according to p. 2 (Fig. 2), which implements the proposed method according to p. 1, contains a nonlinear element - 1 with a known negative differential resistance z _n = r _n + jx _n at two given frequencies of the generated signals, connected to a constant voltage source - 2 with low internal resistance and connected in high frequency in the longitudinal circuit between the output of the complex four-terminal or matching four-terminal (matching filtering device (SFU)) - 3 and the load - 9 with specified arbitrary resistances and z _нn = г _нn + jx _нn at given two frequencies. Four-terminal - 3 is made in the form of a L-shaped connection of two complex two-terminal (Fig. 3) with resistances z _1n - 10, z _2n - 11. An additional two-terminal - 8 is connected to the input of four-terminal - 3 with a given resistance z _0n = r _0n + jx _0n at the given two frequencies, which simulates in the amplification mode the resistance of the source of high-frequency oscillations that occur when the DC voltage source is turned on - 2 at the time of an abrupt change in its voltage amplitude. In the generation mode, a jumper is switched on instead of a source of high-frequency oscillations. Synthesis of a complex four-terminal network (selection of resistance values - 11 of the second two-terminal L-shaped connection (Fig. 3) at two preset frequencies (n = 1.2 - frequency number), a circuit for the formation of this two-terminal network from a series of connected first resistive two-terminal devices with resistance R ₁ - 12, inductance coil 1-13 and parallel to the second interconnected two-terminal resistive with a resistance R ₂ - 14 and capacitor 15 capacitance C (. Figure 4) and the values of these parameters) implemented according to the criterion as to balance plitud and phase balance equal to zero by implementing the denominator transmission coefficient generating device simultaneously at two predetermined frequencies of the generated signals at a constant amplitude DC voltage.

Предлагаемое устройство функционирует следующим образом.The proposed device operates as follows.

При включении источника постоянного напряжения - 9 в силу скачкообразного изменения амплитуды во всей цепи возникают колебания, спектр которых занимает весь частотный радиодиапазон. Амплитуды этих колебаний быстро затухают. Однако благодаря наличию внутренней обратной связи в двухполюсном нелинейном элементе, например туннельном диоде - 1, на участке с падающей вольтамперной характеристикой возникает отрицательное дифференциальное сопротивление, которое в силу синтеза четырехполюсника - 3 по заданному критерию компенсирует потери во всей цепи одновременно на двух заданных частотах. Амплитуды колебаний с заданными частотами усиливаются до определенных уровней и затем ограничиваются. Синтез четырехполюсника - 3 осуществлен по критерию совпадения реальных частотных зависимостей сопротивления второго - 12 двухполюсника на двух частотах с оптимальными характеристиками, обеспечивающими равенство нулю знаменателя коэффициента передачи (условие стационарного режима генерации) одновременно на двух заданных частотах.When you turn on the DC voltage source - 9 due to the abrupt change in amplitude in the entire circuit, oscillations arise, the spectrum of which occupies the entire frequency radio range. The amplitudes of these oscillations decay quickly. However, due to the presence of internal feedback in a bipolar nonlinear element, for example, a tunneling diode - 1, a negative differential resistance appears in the section with a falling current-voltage characteristic, which, due to the synthesis of a four-terminal-3, compensates for losses in the entire circuit simultaneously at two given frequencies by the given criterion. The oscillation amplitudes with given frequencies are amplified to certain levels and then limited. The synthesis of the four-terminal - 3 was carried out according to the criterion for the coincidence of the real frequency dependences of the resistance of the second - 12 two-terminal at two frequencies with optimal characteristics that ensure the denominator of the transmission coefficient (the condition of the stationary generation mode) to zero simultaneously at two given frequencies.

Благодаря этому колебания с заданными двумя частотами усиливаются до момента увеличения амплитуд этих колебаний до уровня, при котором амплитуда выходит за пределы падающего участка вольтамперной характеристики. Наступает стационарный режим. Окончательно в результате взаимодействия сигналов на двух частотах с нелинейным элементом в режиме генерации возникают продукты нелинейного взаимодействия с комбинационными частотами ω_n=Iω₁±Κω₂, I,K=0, 1, 2….Due to this, the oscillations with the given two frequencies are amplified until the amplitudes of these oscillations increase to a level at which the amplitude goes beyond the falling section of the current-voltage characteristic. There is a stationary mode. Finally, as a result of the interaction of signals at two frequencies with a nonlinear element in the generation mode, products of nonlinear interaction arise with Raman frequencies ω _n = Iω ₁ ± Κω ₂ , I, K = 0, 1, 2 ....

Докажем возможность реализации указанных свойств.Let us prove the feasibility of implementing these properties.

Пусть известны зависимости сопротивления z₀=r₀+jx₀ воображаемого источника сигнала, возникающего при включении источника постоянного напряжения, нагрузки z_н=r_н+jx_н нелинейного элемента z=r+jx (действительная часть сопротивления r отрицательная) от частоты при заданной амплитуде постоянного напряжения (тока). Для простоты записи аргументы ω=2πf (круговая частота) и U,I (амплитуды постоянного напряжения или тока) опущены.Let the dependences of the resistance z ₀ = r ₀ + jx _{0 of} an imaginary signal source that occurs when the DC voltage source is turned on, the load z _n = r _n + jx _{n of the} nonlinear element z = r + jx (the real part of the resistance r is negative) on the frequency for a given amplitude of a constant voltage (current). For simplicity of writing, the arguments ω = 2πf (circular frequency) and U, I (amplitudes of constant voltage or current) are omitted.

Нелинейный элемент и комплексный четырехполюсник характеризуются следующими матрицами передачи:The nonlinear element and complex quadrupole are characterized by the following transfer matrices:

где $$\left|z\right|=z_{11}{z}_{22}+z_{21}^2$$

; z11, z_2l, z₂₂ - определитель и элементы матрицы сопротивлений СФУ с учетом условия взаимности z₁₂=-z₂₁.Where $$\left|z\right|=z_{\mathrm{eleven}}{z}_{22}+{\mathrm{<figure-callout\; id="21"\; label="z"\; filenames="00000027.png"\; state="\{\{state\}\}">z</figure-callout>}}_{21}^2$$

; z11, z _2l , z ₂₂ - determinant and elements of the matrix of resistances of SFU taking into account the reciprocity condition z ₁₂ = -z ₂₁ .

Умножим матрицу передачи комплексного четырехполюсника на матрицу передачи нелинейного элемента. С учетом z₀, z_н (Фельдштейн А.Л., Явич Л.Р. Синтез четырехполюсников и восьмиполюсников на СВЧ. М.: Связь, 1971. с. 34-36) получим выражение для нормированной классической матрицы передачи устройства генерации:Multiply the transfer matrix of the complex quadrupole by the transfer matrix of a nonlinear element. Taking into account z ₀ , z _n (Feldstein A.L., Yavich L.R. Synthesis of four-terminal and eight-terminal devices on a microwave. M .: Svyaz, 1971. p. 34-36) we obtain the expression for the normalized classical transfer matrix of the generation device:

Используя известные соотношения между элементами классической матрицы передачи и элементами матрицы рассеяния (там же) с учетом (2), получим выражение для коэффициента передачи в режиме усиления:Using the known relations between the elements of the classical transfer matrix and the elements of the scattering matrix (ibid.) Taking into account (2), we obtain the expression for the transfer coefficient in the amplification mode:

Физически реализуемая передаточная функция связана с коэффициентом передачи простым соотношением: $$H=\frac{1}{2}\sqrt{\frac{z_{н}}{z_0}}{S}_{21}$$

.A physically realized transfer function is related to the transfer coefficient by a simple relation: $$H=\frac{\mathrm{one}}{2}\sqrt{\frac{z_n}{z_0}}{\mathrm{<figure-callout\; id="21"\; label="S"\; filenames="00000027.png"\; state="\{\{state\}\}">S</figure-callout>}}_{21}$$

.

Покажем, что условие обеспечения стационарного режима генерации (условие баланса амплитуд и баланса фаз) соответствует равенству нулю знаменателя коэффициента передачи (3).We show that the condition for ensuring the stationary generation mode (the condition of the balance of amplitudes and phase balance) corresponds to the vanishing of the denominator of the transmission coefficient (3).

Знаменатель коэффициента передачи в режиме усиления представим в виде, соответствующем условию возникновения стационарного режима генерации (Куликовский А.А. Устойчивость активных линеаризованных цепей с усилительными приборами нового типа. М.-Л.: ГЭИ, 1962. 192 с.): $$z_0+\frac{z_{11}\left(z+z_{н}\right)-\left|z\right|}{z+z_{н}-z_{22}}=0$$

, где первое слагаемое - это сопротивление z₀ пассивной части генератора; второе слагаемое с учетом матриц передачи (1) - это входное сопротивление активной части генератора в виде комплексного четырехполюсника, нагруженного на суммарное сопротивление z+z_н активного двухполюсного нелинейного элемента и нагрузки. Если это условие записать в виде другого равенства $$1-\frac{-\left(z_{11}\left(z+z_{н}\right)-\left|z\right|\right)}{\left(z+z_{н}-z_{22}\right)z_0}=0$$

, то ее можно трактовать как условие баланса амплитуд и баланса фаз 1-KB=0 (Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: «Дрофа», - 2006, с. 383-401) для эквивалентной цепи с внешней положительной обратной связью.The denominator of the gain in gain mode is represented in the form corresponding to the condition for the emergence of a stationary generation mode (A. Kulikovsky. Stability of active linearized circuits with amplifiers of a new type. M.-L.: SEI, 1962. 192 pp.): $$z_0+\frac{z_{\mathrm{eleven}}\left(z+z_n\right)-\left|z\right|}{z+z_n-z_{22}}=0$$

where the first term is the resistance z _{0 of the} passive part of the generator; the second term, taking into account the transfer matrices (1), is the input resistance of the active part of the generator in the form of a complex four-terminal, loaded on the total resistance z + z _{n of the} active two-pole nonlinear element and load. If this condition is written as another equality $$\mathrm{one}-\frac{-\left(z_{\mathrm{eleven}}\left(z+z_n\right)-\left|z\right|\right)}{\left(z+z_n-z_{22}\right)z_0}=0$$

, then it can be interpreted as a condition for the balance of amplitudes and phase balance 1-KB = 0 (Gonorovsky IS Radio engineering circuits and signals. - M.: “Drofa”, - 2006, p. 383-401) for an equivalent circuit with an external positive feedback.

Решение комплексного уравнения, сформированного из равенства нулю знаменателя (3):The solution of the complex equation formed from the equal to zero denominator (3):

Полученная взаимосвязь элементов матрицы сопротивлений СФУ (4) с учетом заданных частотных зависимостей z₁₁, z_2l, z₀, z, z_н является оптимальной аппроксимирующей функцией частотной зависимости соответствующего элемента (z₂₂)матрицы сопротивлений СФУ. Если реализовать эту аппроксимирующую функцию в пределах какой-либо полосы частот или на отдельных частотах, то в этой полосе частот или на этих частотах будут обеспечены условия баланса фаз и амплитуд. Для этого необходимо взять любую типовую схему СФУ, найти матрицу сопротивлений этой схемы и найденные таким образом элементы этой матрицы, выраженные через параметры схемы, подставить в (4) и решить сформированное комплексное уравнение относительно сопротивления выбранного одного двухполюсника. Частотные характеристики остальных параметров r₀, х₀, r_н, х_н, r, х и оставшихся двухполюсников СФУ могут быть выбраны произвольно или исходя из каких-либо других физических соображений.The obtained relationship of the elements of the SFU resistance matrix (4), taking into account the given frequency dependences z ₁₁ , z _2l , z ₀ , z, z _n, is an optimal approximating function of the frequency dependence of the corresponding element (z ₂₂ ) of the SFU resistance matrix. If this approximating function is realized within any frequency band or at separate frequencies, then in this frequency band or at these frequencies the conditions of phase and amplitude balance will be provided. For this, it is necessary to take any typical SFU circuit, find the resistance matrix of this circuit, and find the elements of this matrix found in this way, expressed in terms of the circuit parameters, substitute in (4) and solve the generated complex equation with respect to the resistance of the selected one two-terminal network. The frequency characteristics of the remaining parameters r ₀ , x ₀ , r _n , x _n , r, x and the remaining two-terminal SFUs can be selected arbitrarily or based on any other physical considerations.

В соответствии с изложенным алгоритмом получены выражения для отыскания оптимальной аппроксимации частотной зависимости комплексного сопротивления второго двухполюсника СФУ в виде Г-образного соединения двух комплексных двухполюсников:In accordance with the above algorithm, expressions are obtained for finding the optimal approximation of the frequency dependence of the complex resistance of the second two-terminal SFU in the form of a L-shaped connection of two complex two-terminal:

где n=1, 2 … - номера частот интерполяции. Сопротивление z_1n может быть выбрано произвольно или исходя из каких-либо других физических соображений. Индекс n необходимо ввести и в другие обозначения физических величин, явным образом зависящих от частоты. Физический смысл решения (5) состоит в том, что частотная зависимость комплексного сопротивления второго двухполюсника СФУ должна быть обратной по знаку и равной по модулю частотной зависимости комплексного сопротивления из последовательно соединенных сопротивлений нагрузки, нелинейного элемента и общего сопротивления параллельно соединенных между собой сопротивлений источника сигнала в режиме усиления и первого двухполюсника СФУ. При этом обеспечивалась бы генерация на всем спектре частот. Однако реализация (5) в сплошной, даже очень узкой полосе частот, невозможна.where n = 1, 2 ... are the numbers of the interpolation frequencies. The resistance z _1n can be chosen arbitrarily or on the basis of any other physical considerations. The index n must also be introduced in other notation of physical quantities that explicitly depend on the frequency. The physical meaning of solution (5) consists in the fact that the frequency dependence of the complex resistance of the second SFU bipolar should be inverse in sign and equal in magnitude to the frequency dependence of the complex resistance from series-connected load resistances, a nonlinear element, and the total resistance of the signal source in parallel amplification mode and the first two-terminal SFU. In this case, generation would be ensured over the entire frequency spectrum. However, the implementation of (5) in a continuous, even very narrow frequency band, is impossible.

Для реализации оптимальной аппроксимации (5) на конечном числе частот методом интерполяции необходимо сформировать двухполюсник с сопротивлением z_2n из не менее, чем 2Ν (Ν - число частот интерполяции) элементов типа R, L, C, найти выражения для их сопротивлений, приравнять их оптимальным значениям сопротивлений двухполюсника на заданных частотах, определенным по формулам (5), и решить сформированную таким образом систему 2N уравнений относительно 2N выбранных параметров R, L, C. Значения параметров остальных элементов могут быть выбраны произвольно или исходя из каких-либо других физических соображений, например из условия физической реализуемости. Пусть второй двухполюсник СФУ с сопротивлением z_2n сформирован из последовательно соединенных первого резистивного двухполюсника с сопротивлением R₁, катушки с индуктивностью L и параллельно соединенных между собой второго резистивного двухполюсника с сопротивлением R₂ и конденсатора с емкостью С (фиг. 4). Комплексное сопротивление второго двухполюсника СФУ:To implement optimal approximation (5) on a finite number of frequencies by interpolation, it is necessary to form a two-terminal network with a resistance z _2n of at least 2Ν (Ν is the number of interpolation frequencies) of elements of type R, L, C, find expressions for their resistances, equate them with optimal the values of the two-terminal resistances at the given frequencies, determined by formulas (5), and solve the system of 2N equations formed in this way with respect to the 2N selected parameters R, L, C. The parameter values of the remaining elements can be chosen arbitrarily but either on the basis of any other physical considerations, for example, from the condition of physical realizability. Let the second SFU bipolar with resistance z _{2n be} formed from the first resistive bipolar with resistance R ₁ connected in series, the inductance coil L and the second resistive bipolar with resistance R ₂ and a capacitor with capacitance C connected in parallel (Fig. 4). The complex resistance of the second two-terminal SFU:

Разделим в (6) между собой действительную и мнимую части и для N=2 составим систему четырех уравнений:In (6), we divide the real and imaginary parts between us and for N = 2 we compose a system of four equations:

Решение:Decision:

где

Where

; r₁, r₂, x₁, x₂ - оптимальные значения действительных и мнимых составляющих сопротивления второго комплексного двухполюсника комплексного четырехполюсника на двух частотах.

; r ₁ , r ₂ , x ₁ , x ₂ are the optimal values of the real and imaginary components of the resistance of the second complex two-terminal complex four-terminal at two frequencies.

Реализация оптимальных аппроксимаций частотных характеристик четырехполюсника (4) с помощью Г-образного звена (5) и второго двухполюсника этого звена с помощью (6), (8) обеспечивает реализацию условия баланса амплитуд и баланса фаз одновременно на двух заданных частотах. В результате взаимодействия сигналов на двух частотах с нелинейным элементом в режиме генерации возникают продукты нелинейного взаимодействия с комбинационными частотами ω_n=Ιω₁±Κω₂, I,К=0,1,2….The implementation of optimal approximations of the frequency characteristics of the four-terminal network (4) using the L-shaped link (5) and the second two-terminal network of this link using (6), (8) ensures that the amplitude balance and phase balance conditions are simultaneously realized at two given frequencies. As a result of the interaction of signals at two frequencies with a nonlinear element in the generation mode, products of nonlinear interaction arise with Raman frequencies ω _n = Ιω ₁ ± Κω ₂ , I, K = 0,1,2 ....

Предлагаемые технические решения имеют изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что заявленная последовательность операций (выполнение устройства генерации в виде, показанном на фиг. 2, выполнение четырехполюсника комплексным в виде указанным выше способом соединенных между собой двух двухполюсников (фиг. 3), формирования второго двухполюсника из последовательно соединенных первого резистивного двухполюсника с сопротивлением R₁, катушки с индуктивностью L и параллельно соединенных между собой второго резистивного двухполюсника с сопротивлением R₂ и конденсатора с емкостью С (фиг. 4), выбора значений элемента z₂₂ матрицы сопротивлений комплексного четырехполюсника, выбора значений параметров второго двухполюсника СФУ из условия обеспечения стационарного режима генерации на двух частотах при неизменном состоянии нелинейного двухполюсного элемента с отрицательным дифференциальным сопротивлением), обеспечивает одновременно формирование высокочастотных сигналов на заданных частотах при постоянной амплитуде источника постоянного напряжения.The proposed technical solutions have an inventive step, since it does not explicitly follow from the published scientific data and the known technical solutions that the claimed sequence of operations (the implementation of the generating device in the form shown in Fig. 2, the execution of the four-terminal system in the form of two connected in the form described above dvukhpolosnykh (Fig. 3), the formation of a second dvukhpolosnykh from a series-connected first resistive dvukhpolosnykh with resistance R ₁ , coil with inductance L and parallel-connected to each other a second resistive bipolar with a resistance of R ₂ and a capacitor with a capacitance C (Fig. 4), selecting the values of element z _{22 of} the resistance matrix of a complex four-pole, choosing the parameters of the second bipolar SFU from the condition of providing a stationary mode of generation at two frequencies with the unchanged state of a nonlinear bipolar element with negative differential resistance), it simultaneously provides the formation of high-frequency signals at given frequencies max at a constant amplitude source of constant voltage.

Предлагаемые технические решения практически применимы, так как для их реализации могут быть использованы серийно выпускаемые промышленностью активные полупроводниковые диоды (диоды Ганна, туннельные диоды, лавинно-пролетные диоды и т.д.), индуктивности, резисторы и емкости, сформированные в заявленную схему комплексного четырехполюсника. Значения параметров индуктивностей, резистивных элементов и емкостей, входящих в схему второго двухполюсника СФУ, могут быть однозначно определены с помощью математических выражений, приведенных в формуле изобретения.The proposed technical solutions are practically applicable, since active semiconductor diodes (Gunn diodes, tunnel diodes, avalanche-span diodes, etc.), inductors, resistors and capacitances formed in the claimed complex four-terminal circuit can be used for their implementation . The values of the parameters of inductances, resistive elements and capacitances included in the circuit of the second two-terminal SFU can be uniquely determined using mathematical expressions given in the claims.

Технико-экономическая эффективность предложенных способа и устройства заключается в одновременном обеспечении генерации высокочастотного сигнала на заданном количестве частот за счет выбора схемы и значений параметров элементов R, L, C комплексного четырехполюсника по критерию обеспечения условий баланса фаз и амплитуд на этих частотах при неизменном состоянии нелинейного двухполюсного элемента с отрицательным дифференциальным сопротивлением, что позволяет формировать сложные сигналы и создавать средства радиосвязи, функционирующие на заданном количестве радиоканалов при произвольных характеристиках нагрузки.The technical and economic efficiency of the proposed method and device consists in simultaneously ensuring the generation of a high-frequency signal at a given number of frequencies by selecting the circuit and parameter values of the elements of the complex, quadrupole, according to the criterion of providing conditions for the balance of phases and amplitudes at these frequencies with a non-linear bipolar state element with negative differential resistance, which allows you to generate complex signals and create radio communications, functioning on a given number of radio channels with arbitrary load characteristics.

Claims (2)

1. Способ генерации высокочастотных сигналов, состоящий в том, что энергию источника постоянного напряжения преобразуют в энергию высокочастотного сигнала за счет скачкообразного изменения амплитуды источника постоянного напряжения в момент его включения, усиливают и ограничивают амплитуду высокочастотного сигнала с помощью организации внутренней обратной связи в нелинейном элементе путем использования в качестве него активного двухполюсного нелинейного элемента с отрицательным дифференциальным сопротивлением, выполняют условия возбуждения в виде баланса амплитуд и баланса фаз, определяющих соответственно амплитуду и частоту генерируемого высокочастотного сигнала, и условия согласования нелинейного элемента с нагрузкой с помощью четырехполюсника, отличающийся тем, что условия возбуждения в виде баланса амплитуд и баланса фаз и условия согласования одновременно выполняют на заданном количестве частот за счет того, что осуществляют взаимодействие высокочастотных сигналов с радиотехнической цепью в виде двухполюсного нелинейного элемента с отрицательным дифференциальным сопротивлением, включенного между выходом четырехполюсника, который выполняют комплексным из реактивных и резистивных элементов, и нагрузкой в продольную цепь, подключенного к входу комплексного четырехполюсника дополнительного комплексного двухполюсника и выбирают значения элемента z_22n матрицы сопротивлений комплексного четырехполюсника из условия обеспечения стационарного режима генерации в виде равенства нулю знаменателя коэффициента передачи одновременно на всех заданных частотах генерируемых высокочастотных сигналов при неизменной амплитуде источника постоянного напряжения в соответствии со следующим математическим выражением:

где z_11n, z_21n - заданные значения соответствующих элементов матрицы сопротивлений комплексного четырехполюсника на заданном количестве частот; z_0n - заданные значения комплексных сопротивлений дополнительного двухполюсника на заданном количестве частот; z_нn - заданные значения комплексных сопротивлений нагрузки на заданном количестве частот; z_n - заданные значения комплексных сопротивлений двухполюсного активного нелинейного элемента на заданном количестве частот при заданной амплитуде постоянного напряжения; n=1,2… - номера частот.1. The method of generating high-frequency signals, which consists in the fact that the energy of a constant voltage source is converted into energy of a high-frequency signal by abruptly changing the amplitude of the constant voltage source at the time of its inclusion, amplify and limit the amplitude of the high-frequency signal by organizing internal feedback in a nonlinear element by the use of an active bipolar nonlinear element with negative differential resistance as it, the conditions excitation in the form of a balance of amplitudes and phase balance, respectively determining the amplitude and frequency of the generated high-frequency signal, and the conditions for matching a nonlinear element with a load using a four-terminal device, characterized in that the excitation conditions in the form of a balance of amplitudes and phase balance and matching conditions are simultaneously satisfied for a given number frequencies due to the fact that the interaction of high-frequency signals with a radio circuit in the form of a bipolar nonlinear element with a negative d the differential resistance connected between the output of the four-terminal network, which is performed as a complex of reactive and resistive elements, and the load in the longitudinal circuit connected to the input of the complex four-terminal network of the additional complex two-terminal network and select the values of the element z _{22n of} the resistance matrix of the complex four-terminal network from the condition of ensuring stationary generation in the form of equality the denominator of the transmission coefficient simultaneously at all given frequencies of the generated high frequencies signals at a constant amplitude of the DC voltage source in accordance with the following mathematical expression:

where z _11n , z _21n are the given values of the corresponding elements of the resistance matrix of the complex quadrupole at a given number of frequencies; z _0n - set values of the complex resistances of the additional two-terminal network at a given number of frequencies; z _nn - set values of the complex load resistances at a given number of frequencies; z _n - set values of the complex resistances of the bipolar active nonlinear element at a given number of frequencies at a given amplitude of the constant voltage; n = 1,2 ... - numbers of frequencies. 2. Устройство генерации высокочастотных сигналов, состоящее из источника постоянного напряжения, активного двухполюсного нелинейного элемента с отрицательным дифференциальным сопротивлением, четырехполюсника и нагрузки, отличающееся тем, что четырехполюсник выполнен комплексным в виде Г-образного соединения двух двухполюсников с комплексными сопротивлениями z_1n, z_2n, второй двухполюсник Г-образного соединения сформирован из последовательно соединенных первого резистивного двухполюсника с сопротивлением R₁, катушки с индуктивностью L и параллельно соединенных между собой второго резистивного двухполюсника с сопротивлением R₂ и конденсатора с емкостью С, к входу комплексного четырехполюсника подключен дополнительный двухполюсник, двухполюсный нелинейный элемент включен между выходом комплексного четырехполюсника и нагрузкой в продольную цепь, значения параметров второго двухполюсника Г-образного соединения определены в соответствии со следующими математическими выражениями:

где

оптимальные значения действительных и мнимых составляющих сопротивления второго комплексного двухполюсника комплексного четырехполюсника на двух частотах;

- оптимальные значения сопротивления второго комплексного двухполюсника комплексного четырехполюсника на двух частотах; z_1n- заданные значения сопротивления первого комплексного двухполюсника комплексного четырехполюсника на двух частотах; z_0n - заданные значения комплексных сопротивлений дополнительного двухполюсника на двух частотах; z_нn - заданные значения комплексных сопротивлений нагрузки на двух частотах; z_n - заданные значения комплексных сопротивлений двухполюсного активного нелинейного элемента на двух частотах при заданной амплитуде постоянного напряжения; ω_1,2=2πf_1,2; n=1,2 - номера заданных двух частот f_1,2. 2. A device for generating high-frequency signals, consisting of a constant voltage source, an active bipolar nonlinear element with negative differential resistance, a four-terminal and a load, characterized in that the four-terminal is made complex in the form of an L-shaped connection of two two-terminal with complex resistances z _1n , z _2n , the second bipolar L-shaped connection is formed from a series-connected first resistive bipolar with a resistance R ₁ , inductance coils L and parallel-connected to each other a second resistive two-terminal with resistance R ₂ and a capacitor with a capacitance C, an additional two-terminal is connected to the input of the complex four-terminal, a two-pole nonlinear element is connected between the output of the complex four-terminal and the load in the longitudinal circuit, the values of the parameters of the second two-terminal L-shaped connection defined in accordance with the following mathematical expressions:

Where

optimal values of the real and imaginary components of the resistance of the second complex two-terminal complex four-terminal at two frequencies;

- the optimal resistance values of the second complex two-terminal complex four-terminal at two frequencies; z _1n - set resistance values of the first complex two-terminal complex four-terminal at two frequencies; z _0n - set values of the complex resistances of the additional two-terminal network at two frequencies; z _нn - set values of the complex load resistances at two frequencies; z _n - set values of the complex resistances of the bipolar active nonlinear element at two frequencies at a given amplitude of the constant voltage; ω _1,2 = 2πf _1,2 ; n = 1,2 - numbers of the given two frequencies f _1,2 .

Images